空间光学模拟计算具有大规模并行计算、低功耗和超快响应速度的信息处理优势，在图像处理、边缘检测和机器学习方面显示出巨大的应用潜力。本文回顾了空间光学模拟计算的发展，着重阐述了空间光学模拟计算结合超表面在不同理论模型及体系中的研究进展与应用，通过引入人工微结构替代传统大尺寸光学元件，推动空间光学模拟计算器件向微型化、集成化发展；总结了基于自旋轨道耦合、拓扑等物理效应的新型空间光学模拟计算最新进展，为实现超带宽高速信息处理提供了新思路；对空间光学模拟计算现有挑战和研究前景进行了分析和讨论。

在大口径片状放大器系统中，非对称泵浦导致经过增益介质的激光束发生动态漂移。研究了泵浦场对称性(用钕玻璃长度方向中心左右两侧的泵浦能量比值表征)对光束动态漂移的影响，建立了理论模型并开展了实验研究。实验结果表明，当增益介质泵浦场的对称性约为1.038∶1时，泵浦致光束的动态波前倾斜值约为0.98λ(波长为1053 nm的激光经过六张钕玻璃片后的累积波前畸变量，λ=1053 nm)，375 mm光束口径下激光单次经过单钕玻璃片的动态漂移角度约为0.32 μrad，与理论模型吻合较好。激光装置全链路的分析结果表明，在基于反转器的四程放大构型中，累积的动态波前倾斜峰谷值约为2.78λ，漂移比例(漂移量与30倍衍射极限下的小孔直径的比值)约为2.14%。

采用AFORS-HET软件对超薄异质结太阳能电池的窗口层、本征层的掺杂浓度、厚度、带隙等参数进行了数值模拟和优化，结合实际具体分析了每个参数对超薄异质结电池性能的影响规律，且得出了最佳的优化参数。模拟结果表明: 对于衬底厚度仅为80 μm的超薄异质结太阳能电池，随着窗口层厚度的增加，电池性能整体呈现下降的趋势，通过结合实际，得出窗口层的最佳厚度范围是5～9 nm; 随着窗口层掺杂浓度的增加，电池性能整体呈现先增加后趋于恒定的趋势，窗口层理论上的最佳掺杂浓度范围为7×1019～8×1019; 窗口层的带隙宽度对电池的开路电压和效率影响较大，对填充因子和短路电流有较小的影响，窗口层的最优带隙范围为1.85～2.0 eV。随着本征层厚度的增加，电池的填充因子FF和效率Eff呈现先增加后减小的趋势，短路电流逐渐减小，而开路电压基本不变，本征层的最佳厚度是5～10 nm; 当本征层的光学带隙小于1.8 eV时，对电池性能影响较小，当大于1.8 eV，电池性能急剧下降，因此本征层的最佳带隙范围是1.6～1.8 eV。

数十年来,人们一直在探索基于光的计算体系,期望通过光的特性,突破电子计算机的局限,从而提高计算速度和降低能耗。然而,传统光计算由于缺乏有效的逻辑、存储、互连单元,以及合理的应用场景,光计算止步于概念研究阶段。在当今大数据时代的推动下,信息通量及用量呈爆炸性增长。具有高集成度、大带宽、低成本、低能耗特征的硅基光电子技术应运而生,日趋成熟,并且验证了光电融合这一信息技术发展的趋势。光计算也随之向光电计算转变。分析近年来硅基光电子技术在光电计算方面的应用和发展,如在人工神经网络、非多项式时间复杂度难题的启发式算法、光电模拟计算、集成光电量子处理器和神经拟态计算等,重点论述了硅基光电子技术在促进光电计算的信息连接、数据处理和实用化演进等方面的优势,提出了硅基光电计算概念及初级系统,以突破传统电子技术或光子技术在计算方面的不足及其在人工智能等高性能计算领域中的限制。

DNA是生物体遗传信息的载体, 研究药物与DNA的相互作用对探讨其作用机理及新药的设计合成具有重要意义。 利用紫外吸收光谱技术, 微量量热法, 等温滴定量热法以及分子模拟技术研究了乌头碱在水溶液中的溶解行为, 探讨了乌头碱与粘虫DNA、 鲑鱼精DNA、 小牛胸腺DNA的相互作用。 实验发现, 乌头碱在水溶液中的溶解过程为准一级反应, 半衰期（t1/2）为0.691 h。 乌头碱分别与三种DNA作用均为体现出沟槽和表面两种结合形式: 沟槽结合时, 结合常数Ka1为105, 结合位点数为0.40~0.60, 且反应为焓驱动的自发过程; 表面结合时, 乌头碱分子仅与DNA表面发生作用而并未嵌到DNA分子的疏水部分, 结合常数Ka2为103, 结合位点较大。 分子模拟显示, 乌头碱均以氢键作用力结合在三种DNA分子的沟槽区, 且乌头碱分子中C8上的酯基对粘虫DNA, 鲑鱼精DNA和小牛胸腺DNA链上的碱基有特异性识别, 依次为T33, T34和G16, C9, C8。 模拟计算获得反应的结合能与实验测定所得ΔG值接近, 同时, 依据实验数据判定的作用力类型在分子模拟中得到印证, 即理论计算与实验基本吻合。

中国工程物理研究院计划开展XFEL光源的研制,主要通过电子束在波荡器中的辐射特性产生硬X射线。根据理论分析和数值模拟,在电子束最高能量可达12 GeV的实际条件下,初步设计了一条间隙可调的真空外波荡器束线,波荡器分为25段,每段长3.86 m,间隙7~10 mm,周期长度25.4 mm,磁场0.636~1.03 T,束线总长120 m左右,辐射光子能量为3~25 keV。

运用传输矩阵法和正交分析法模拟计算出MoO3/Ag/MoO3透明电极的最佳厚度,采用镀膜实验验证模拟计算的准确性,制备了一系列不同MoO3膜厚度和Ag膜厚度的透明电极.然后,制备了一系列顶发射有机电致发光器件：铝/氟化锂(LiF)/三(8-羟基喹啉)铝(Alq3)/N,N′-二苯基-N,N′-(1-萘基)-1,1′-联苯-4,4′-二胺/三氧化钼(MoO3)/银(Ag)/三氧化钼(MoO3),来进一步验证模拟计算运用在器件制备中的准确性.MoO3(10 nm)/Ag(10 nm)/MoO3(25 nm)在532 nm处的透射率达到最大值88.256%,以该透明电极制备的器件与参考器件相比,性能有了明显提高,最大亮度和最大效率分别为20 076 cd/m2和4.03 cd/A,提高了18.5%和56%.器件性能的提高归因于顶发射OLED器件透射率的提高和MoO3对空穴注入能力的提升.

基于束流横向偏角与束流产生轴向磁场成正比的原理，设计了环状PCB结构的轴向B-dot探头，用于直接测量束流偏角。设计并搭建了标定平台对探头进行了测试，同时利用CST MWS程序对探头进行了建模计算。计算结果与实验结果一致，表明了轴向B-dot探头可直接应用于束流偏角测量。分析了影响探头频率适用范围的原因，并根据模拟计算结果给出了改进措施。该探测器在标定平台输入上升时间130 ns，半高宽160 ns的高压信号时，探头对偏角信号的响应灵敏度为314 mV/(kA·mrad)。